有機氟擴鏈劑
由有機氟擴鏈劑制備的含氟聚氨酯的含氟基團通常處于聚合物的主鏈,可以較大程度的提高聚氨酯材料的整體性能,但是會使含氟基團難以有效的向材料表面遷移,從而不能有效地降低聚合物的表面能。
楊小敏等使用自制的帶有含氟烷基側(cè)鏈的有機氟擴鏈劑,采用兩步法制備了具有優(yōu)異拒水、拒油和易去污功能的含氟聚氨酯樹脂。
經(jīng)由有機氟擴鏈劑引入含氟基團含氟側(cè)鏈處理的棉布和皮革對水的靜態(tài)接觸角分別達到145°和128°,處理后皮革的拒水性達l0級、拒油性達8級。并研究證實了含氟聚氨酯表面的潤濕性在很大程度上是由固體表面氟原子的性質(zhì)和堆積狀態(tài)決定,與內(nèi)部的原子和分子的性質(zhì)及其排列無關(guān)。
張恒等 以N-(2-羥基-1-羥甲基-1-甲 基-乙基)-2-(2'2'3'3'4'4'5'5'6'6'7'7'8'8'8-全氟辛氧基)-己酰胺作為有機氟擴鏈劑、聚己內(nèi)酯為軟段,制備出一系列帶有氟烷基側(cè)鏈的聚氨酯材料,并對這些含氟聚氨酯材料的表面相結(jié)構(gòu)及表面性能進行了分析。
原子力顯微鏡表明,含氟基團的引入使得材料的表面形貌發(fā)生了明顯的變化,顯著地降低了聚氨酯的表面粗糙度。接觸角測試和表面能計算證實了由擴鏈劑引入含氟基團含氟側(cè)鏈傾向于向材料表面富集,氟碳鏈端的-CF3基團“站立”于聚氨酯材料表面,從而使側(cè)鏈含氟聚氨酯具有優(yōu)異表面性能。
含氟丙烯酸酯對聚氨酯的改性主要是應(yīng)用于水性聚氨酯,由于水性聚氨酯含有親水性基團,往往具有較高的表面能,耐水性和耐溶劑性欠佳。含氟丙烯酸酯的引入可以有效消除因聚氨酯親水改性而導(dǎo)致的涂膜耐水性下降的弊病,同時賦予涂膜優(yōu)異的耐熱性和化學(xué)穩(wěn)定性等。
制備含氟聚氨酯的方法與傳統(tǒng)的聚氨酯合成方法有很大的區(qū)別,除了需要傳統(tǒng)的合成聚氨酯的逐步聚合,還需要在此基礎(chǔ)上加入含氟丙烯酸酯等不飽和單體進行自由基聚合。
含氟丙烯酸酯類的單體也比較多,已有多種產(chǎn)品實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,如丙烯酸三氟乙酯、丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸三氟乙酯和甲基丙烯酸十二氟庚酯等。
3,3'-二甲基-4,4'-二氨基二環(huán)己基甲烷(環(huán)脂胺固化劑擴鏈劑dacm,macm)
熔點:-7- -1℃
沸點:347℃
閃點:173℃
相對密度:0.945
產(chǎn)品應(yīng)用:產(chǎn)品性能與巴斯夫(BASF)的dmdc(即 Laromin C260或Baxxodour EC331)一樣;用途如下:
1、用于環(huán)氧樹脂固化劑(高檔打磨,飾品膠);
2、環(huán)氧涂料固化劑(船舶漆,重防腐漆等工業(yè)建筑漆);
3、還氧復(fù)合材料固化劑(風力葉片固化劑,風力模具料固化劑,膠輥固化劑);
4、應(yīng)用用于聚氨酯(PU),聚脲噴涂彈性體(SPUA)等的擴鏈劑,助劑;
5、應(yīng)用于聚天門冬氨酸酯,聚酰胺(PA)等.
6、用于合成異氰酸酯,進一步制備成UV涂料、PU漆、透明彈性體及膠粘劑等,此外,也應(yīng)用于聚酰胺和環(huán)氧樹脂工業(yè)。
推薦用量:配合比100:32(相對于EEW=190環(huán)氧樹脂),可使用時間400min(25°150g)。
因此,通過含氟丙烯酸酯將含氟單體引入水性聚氨酯的工藝較多,靈活性也比較大,目前 最為常用是核殼乳液聚合法。從聚氨酯鏈段和含氟丙烯酸酯鏈段間鏈接的關(guān)系來看,又可將核殼乳液聚合分為非共聚型和共聚型。
非共聚型核殼乳液聚合制備含氟聚氨酯的方法通常先使用預(yù)聚物分散法合成含親水基團的聚氨酯水分散體,然后加入引發(fā)劑和含氟的丙烯酸酯類單體,由于含親水基團的PU大分子始終朝向粒子表面,從內(nèi)向外遷移,而含氟丙烯酸酯由外向內(nèi)溶脹進入PU膠粒內(nèi)部聚合引發(fā)聚合,形成以聚氨酯為殼層、聚丙烯酸酯為核的水性含氟聚氨酯/丙烯酸酯復(fù)合乳液(FPUA)。
李培枝等先通過縮聚反應(yīng)制得聚氨酯溶液,以該溶液為介質(zhì)添加全氟丙烯酸酯及其丙烯酸酯類單體,通過自由基聚合制備出陽離子全氟聚氨酯-丙烯酸酯聚合物乳液。
但是在非共聚型的FPUA中大部分仍以單純聚氨酯和聚丙烯酸酯形式存在,核殼之間缺少不同樹脂間的接枝反應(yīng),相容性不佳,乳液的穩(wěn)定性也比較差。
為了提高非共聚型核殼乳液的穩(wěn)定性,Yang等分別使用單體預(yù)乳化法和單體滴加法兩種不同的聚合工藝制備FPUA,比較兩種工藝發(fā)現(xiàn),使用單體預(yù)乳化法反應(yīng)穩(wěn)定性和效果更高,氟單體的損失率較低,因此具有更佳的力學(xué)性能、耐水耐溶劑性和存儲穩(wěn)定性。
辛華等也以傳統(tǒng)的非共聚型核殼乳液聚合法制備FPUA復(fù)合乳液,研究表明氟單體含量達到20%左右,F(xiàn)PUA才兼具良好防水防油性;FPUA乳液粒徑較PU明顯增大且分布變寬。
隨后進一步對合成方法進行改進,以苯乙烯、丙烯酸丁酯 和含氟丙烯酸酯作為稀釋劑替代PU合成所需的傳統(tǒng)有機溶劑,以帶有陽離子的聚氨酯作為大分子乳化劑替代傳統(tǒng)的乳化劑,先合成出自乳化自交聯(lián)的陽離子水性聚氨酯乳液;再以其為種子乳液,制得穩(wěn)定的全氟烷基丙烯酸酯改性的陽離子水性聚氨酯復(fù)合乳液。
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